超高加速度宏微运动平台连接臂的疲劳分析及优化设计

提高连接臂的疲劳寿命对于宏微运动平台超高加速度和超精密定位的实现起着非常重要的作用。文中针对超高加速度宏微运动平台关键部件连接臂展开研究：采用SolidWorks软件搭建连接臂模型，通过有限元分析软件ANSYS Workbench对连接臂进行静力分析、疲劳分析。为了提高连接臂疲劳寿命，以满足连接臂的工作要求为约束条件，以连接臂的质量最小、寿命最高为优化目标进行拓扑优化研究。基于拓扑优化结果，对模型进行优化，所获得的优化后的连接臂模型与优化前模型进行对比，结果表明优化后的连接臂在质量减少的同时大幅提高了寿命，这为超高加速度宏微运动平台实现超精密定位提供了理论支持。     

基于随机搜索树法的机械臂视觉伺服研究

在当今的工业应用中,机械臂完成某一特定作业任务的基础是进行轨迹规划。针对单纯基于图像的视觉伺服(the image-based visual servoing,IBVS),不能直接对相机或机械臂的运行轨迹进行控制,容易造成跟踪目标脱离视野、机械臂与工作空间障碍物相碰撞的问题,本文提出了三维随机搜索树算法(the three-dimensional Rapidly-exploring Random Trees algorithm,3D-RRT)实现机械臂的轨迹规划,将轨迹规划与视觉伺服相融合,使机械臂在跟踪移动过程中,满足图像视野范围限制和空间障碍物约束问题。在MATLAB平台建立算法仿真实验,结果表明三维随机搜索树算法(3D-RRT)可以较好解决基于图像的视觉伺服(IBVS)中存在的问题。     

一种四自由度操作臂机构设计

一种用于GIS设备检测的操作臂的机构设计，首先依据机构参数以及全局灵活性指标比较了各种关节构型组合的优缺点，从而得出了适合于这里的机械臂的构型方案，然后以力可操作度，加速度性能，灵活性为目标函数，建立了优化求解机械臂运动学尺寸的数学模型，最终通过MATLAB提供的非线性优化函数，完成机械臂前两个杆件尺度优化，，并仿真计算操作臂的机构性能指标。虽然是针对于任务需求设计的，但对于通用的四自由度机器人的设计，有一定的参考价值。     

MD1200-YJ码垛机器人大臂的多目标轻量化设计

建立了MD-1200YJ型码垛机器人大臂的有限元模型,通过模态试验验证有限元模型的准确性;通过考虑动力学因素的静力学分析、约束模态分析、振动响应试验、频率响应分析,确定以质量最小、第一和二阶固有频率最大、最大位移最小、最大应力最小为优化目标,以结构参数为设计变量,以设计变量的边界条件为约束条件,利用Box-Behnken和RSM方法建立目标函数的近似模型,并利用NSGA-Ⅱ算法求得最优解。结果表明,前两阶固有频率提高,结构刚度和振动稳定性提高,降低振动对零部件疲劳损害影响以及最大应力和位移均在允许范围内的情况下,质量减轻了11.3%,验证了该轻量化设计方法的有效性。     

五自由度桌面级多功能机械臂设计

随着社会需求的发展,工业机械臂逐渐小型化和轻量化,应用领域也向工业应用以外的其他领域拓展。目前,桌面级机械臂在教育(STEAM、创客)、医疗(辅助化验、手术助手)、科研(激光雕刻、3D打印)等领域均存在潜在市场。五自由度桌面级多功能机械臂在一般四自由度桌面机械臂(肩部转动、大臂摆动、小臂摆动、腕部摆动)基础上,增加腕部转动自由度,实现执行末端的球坐标工作空间,实现多功能设计;采用连杆机构实现小臂摆动,将前三个自由度的驱动电机集中放置,优化机械臂重量分布,从而实现轻量化设计。     

基于ANSYS Workbench的橡胶材料十字形试样的设计和有限元分析

采用有限元分析软件ANSYS Workbench建立橡胶材料开臂缝设计的十字形试样的数学模型,并模拟分析臂缝及其参数对中心测试区域应力分布均匀性的影响。结果表明:开臂缝可以提高十字形试样中心测试区域应力分布的均匀性;臂缝宽度和长度对试样中心测试区域的应力分布无明显影响,但臂缝宽度增大对拉伸臂的应力分布影响较大,臂缝宽度为1 mm、长度为20 mm较好。本研究可为橡胶材料双向拉伸试验标准试样的制备提供参考。     

带双目视觉的SCARA机械臂运动学分析及轨迹规划

为了解决SCARA机械臂因目标位姿变化而引起抓取任务失败问题,给出了一种基于机器视觉目标检测与定位的机械臂控制方法。通过双目相机成像模型实现坐标系之间的转换,利用计算机视觉识别及三维匹配方法,达到对目标物体定位的目的,从而确定机械臂末端执行器的期望位置。结合使用D-H参数法建立机械臂的运动学模型,通过运动学方程的逆解,得到末端执行器到达期望位置时机械臂各驱动关节的变量参数,然后对其进行轨迹规划仿真,得到了连续且平滑的各关节位移、速度、加速度变化规律曲线,同时使用SCARA机械臂进行装配实验。实验结果表明该系统能够准确、稳定地把物体放到目标位置,完成装配任务,从而为开发机械臂运动控制系统提供重要的参考。     

后纵臂的断裂原因分析

汽车在试验场行驶21 000 km后发现后纵臂断裂，该类后纵臂曾多次发生断裂故障。后纵臂在使用过程中受拉、压、扭等复杂载荷。通过对后纵臂进行外观观察，对其断口进行宏、微观观察，并对后纵臂进行金相组织检查、硬度检查及有限元模拟，确认后纵臂的失效性质，并分析其断裂原因。结果表明:后纵臂的失效性质为疲劳断裂；后纵臂的断裂过程为:在压应力作用下后纵臂中间安装孔处首先发生失稳变形，当后纵臂再次受拉时最大应力转移到中间安装孔处，在交变载荷的作用下发生疲劳开裂。适当增加后纵臂的厚度以提高其刚度，厚度增加后的后纵臂未再发生过类似的断裂故障。     

非朗伯分布LED光源的自由曲面设计

路灯已经成为生活中不可缺少的部分,路灯在自由曲面设计中还有着不同的设计方法。文章主要讨论的是用朗伯体进行路灯的自由曲面设计。在实际的灯珠中,大部分都是非朗伯体,但厂商给的光谱等数据中,常都近似为朗伯体光源。文章停留在理论设计阶段,因此以灯珠为朗伯体为基础开始设计。文中把灯珠视为朗伯体,基于光线传播公式计算外壳。使用SolidWorks进行表面设计并导出,使用TracePro完成此次的仿真。